JP7253521B2 - 電池監視システム - Google Patents

Description

本発明は、電池監視システムに関するものである。

例えば、車両の電源等に用いられる二次電池は、多くの場合、複数の電池セルを直列に接続してなる組電池としての構成を有している。更に、このような二次電池においては、その組電池を構成する各電池セルの電流検出及び電圧検出の同期が確保される。例えば、特許文献１等には、電圧検出タイミングを基準に電流検出タイミングを補正する構成が開示されている。また、例えば、特許文献２等には、電流検出タイミングを基準に電圧検出タイミングを補正する構成が開示されている。そして、これにより検出される同期した電流値及び電圧値に基づいて、その各電池セルの状態検知が行われる。

また、例えば、特許文献３に記載の電池監視システムは、組電池を構成する各電池セルの電流値及び電圧値を検出する監視装置と、この監視装置と無線通信を行う制御装置と、を備えている。そして、制御装置の要求に基づいて、その同期したタイミングで検出された電流値及び各電圧値を監視装置が送信する構成となっている。

国際公開第２０１５／１９４１１２号 特開２０１２－１５４６４１号公報 特開２０２０－５３１７６号公報

しかしながら、上記従来技術の構成では、電流値及び各電圧値の両方を監視装置が検出することにより、そのデータ通信量が増大する。更に、その監視装置の増加がコストの上昇に繋がりやすい。そして、監視装置との無線通信が成功するまで、制御装置が、その電流値及び電圧値の何れをも取得することができないという問題がある。

上記課題を解決する電池監視システムは、複数の電池セルを直列に接続してなる組電池について前記各電池セルの電圧値を検出する監視装置と、前記組電池の電流値を検出するとともに前記監視装置とデータ通信を行うことにより該監視装置において検出された前記各電池セルの電圧値を取得する制御装置と、を備え、前記制御装置は、電圧検出指示信号を生成する検出指示信号生成部と、前記電圧検出指示信号を前記監視装置に送信するデータ通信部と、前記電圧検出指示信号の生成後、所定の電流検出待機時間が経過したタイミングで前記組電池の電流値を検出する電流検出部と、を備え、前記データ通信部は、前記監視装置による前記電圧検出指示信号の受信が確認できない場合には、前記電圧検出指示信号の送信を繰り返し実行するとともに、前記監視装置は、前記電圧検出指示信号の送信が繰り返されたリトライ時間を前記電流検出待機時間から減じた電圧検出待機時間を取得することにより、前記電圧検出指示信号の受信後、前記電圧検出待機時間が経過したタイミングで、前記各電池セルの電圧値を検出する電圧検出部を備える。

上記構成によれば、電流検出待機時間の経過前に、電圧検出指示信号の送信側となる制御装置と受信側の監視装置とのデータ通信が成功した場合、その制御装置が設定した電流検出待機時間の経過タイミングと監視装置が取得する電圧検出待機時間の経過タイミングとが一致する。その結果、電圧検出指示信号のリトライ送信が繰り返された場合においても、安定的に同期した電流値及び電圧値を検出することができる。そして、制御装置が組電池の電流検出を行うことで、その制御装置と監視装置とのデータ通信量を抑えることができる。

更に、監視装置による電圧検出指示信号の受信を確認できない場合であっても、組電池の電流値については、これを検出することができる。そして、複数の監視装置を設けた場合においても、その構成の複雑化及び大型化を抑制することができるという利点がある。

上記課題を解決する電池監視システムは、前記リトライ時間が前記電流検出待機時間を超えた場合には、前記電圧検出指示信号を受信及び該受信を確認したタイミングで、前記電圧検出部が前記電圧値を検出し、及び前記電流検出部が前記電流値を検出することが好ましい。

上記構成によれば、監視装置による電圧検出指示信号の受信を制御装置が確認するまでのリトライ回数が多い場合にも、安定的に同期した電流値及び電圧値を検出することができる。

上記課題を解決する電池監視システムにおいて、前記制御装置は、前記電流値の検出及び前記電圧値の取得に基づいた前記組電池の管理処理を周期的に実行するものであって、前記リトライ時間が前記電流検出待機時間を超えた周期においては、前記管理処理として、前記リトライ時間が前記電流検出待機時間以内である場合に実行する通常処理よりも負荷の小さい簡易処理を実行することが好ましい。

上記構成によれば、制御装置が実行する組電池の管理処理、即ち電池管理処理の処理時間を短縮することができる。そして、これにより、その電池管理処理の終了タイミングが、次回の周期まで遅延することを回避することができる。

上記課題を解決する電池監視システムにおいて、前記簡易処理の実行時には、前記通常処理の実行時よりも前記電圧値を取得する前記電池セルの数が低減されることが好ましい。

上記構成によれば、電圧値を取得するために制御装置が監視装置と行うデータ通信の通信量及び通信時間を低減することができる。そして、これにより、電池管理処理の処理時間を短縮して、その組電池の管理制御を周期内に完了させることができる。

上記課題を解決する電池監視システムにおいて、前記管理処理には、前記各電池セルのうち、前記組電池の安全性を担保するために電池状態を監視すべき特定セルの設定が含まれるとともに、前記簡易処理の実行時には、前回の周期において設定された前記特定セルについてのみ、前記電圧値が取得されることが好ましい。

上記構成によれば、組電池の安全性を確保しつつ、その電池管理処理の処理時間を短縮することができる。
上記課題を解決する電池監視システムにおいて、前記制御装置は、前記電流検出待機時間よりも長い電圧取得限界時間を設定し、該電圧取得限界時間の経過までに前記電圧検出指示信号の受信が確認できない場合には、該電圧検出指示信号の受信が確認できなかった今回の周期における前記電圧値の取得を実行しないことが好ましい。

上記構成によれば、制御装置が検出した電流値と同期の取れていない電圧値の取得を回避することができる。

本発明によれば、簡素な構成にて、安定的に同期した電流値及び電圧値を検出することができる。

電池管理システムの概略構成図。 制御装置による電流検出の処理手順を示すフローチャート。 監視装置による電圧検出の処理手順を示すフローチャート。 通信エラーによるリトライ回数が少ない場合の電流検出及び電圧検出の態様を示すタイミングチャート。 通信エラーによるリトライ回数が多い場合の電流検出及び電圧検出の態様を示すタイミングチャート。 通信不成立時の電流検出及び電圧検出の態様を示すタイミングチャート。 リトライ回数に応じた電流検出及び電圧検出、並びに電池管理処理の態様を示すフローチャート。 リトライ回数が少ない場合に実行する電池管理処理の態様を示すタイミングチャート。 リトライ回数が多い場合に実行する電池管理処理の態様を示すタイミングチャート。 電池管理部が保持する特定セル情報の説明図。

以下、電池監視システムの一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電池監視システム１は、複数の電池セル１０を直列に接続してなる組電池２０について、その各電池セル１０の電圧値Ｖを検出する監視装置３０と、この監視装置３０と無線によるデータ通信を行う制御装置４０と、を備えている。

詳述すると、本実施形態の電池監視システム１は、例えば、複数の組電池２０を備えた電動車両等に適用される。図１に示す例において、この電池監視システム１は、複数の組電池２０が直列に接続される用途に用いられている。そして、本実施形態の電池監視システム１は、これらの各組電池２０に対応して独立に設けられた複数の監視装置３０を備えている。

即ち、本実施形態の電池監視システム１において、これらの各監視装置３０は、それぞれ、対応する組電池２０の各電池セル１０について、その電圧検出を実行する電圧検出部５１を備えている。また、これらの各監視装置３０は、それぞれ、その無線アンテナ５２を用いたデータ通信を実行するデータ通信部５３を備えている。更に、制御装置４０もまた、その無線アンテナ５４を用いたデータ通信を実行するデータ通信部５５を備えている。そして、本実施形態の電池監視システム１は、これにより、その無線によるデータ通信の実行によって、各監視装置３０が検出した各電池セル１０の電圧値Ｖを制御装置４０が取得する構成となっている。

また、本実施形態の電池監視システム１は、その直列に接続された各組電池２０が形成する電力供給線５６に設けられた電流センサ５７を備えている。そして、本実施形態の制御装置４０は、この電流センサ５７の出力信号に基づいて、その直列に接続された各組電池２０の電流検出、つまりは、これらの各組電池２０を構成する直列に接続された各電池セル１０の電流検出を実行する電流検出部５８を備えている。

さらに詳述すると、本実施形態の電池監視システム１においては、信号線５９を用いた有線接続によって、その電流センサ５７の出力信号が制御装置４０に入力される。更に、本実施形態の制御装置４０においては、その電流検出部５８において検出された各組電池２０の電流値Ｉが、データ通信の実行により各監視装置３０から取得した各電池セル１０の電圧値Ｖとともに電池管理部６０に入力される。そして、本実施形態の制御装置４０は、これにより、その検出した電流値Ｉ及び取得した各電圧値Ｖに基づいて、この電池管理部６０が、その各組電池２０の管理処理を実行する構成になっている。

具体的には、本実施形態の電池管理部６０は、演算処理を実行する演算処理回路、及び制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリを備えた情報処理装置としての構成を有している。また、電池管理部６０は、各組電池２０の管理処理として、例えば、その組電池２０毎に、電流値Ｉ及び各電圧値Ｖに基づいて、各電池セル１０の内部抵抗値を演算する。そして、本実施形態の電池管理部６０は、その電流値Ｉの積算値及び各電圧値Ｖに基づいて、各電池セル１０のＳＯＣ（State of Charge）を演算する。

また、本実施形態の電池管理部６０は、所定時間に流れた電流量、及び各電圧値Ｖの変化に基づいて、各電池セル１０の満充電容量を演算する。更に、本実施形態の電池管理部６０は、上記ＳＯＣに加え、各電池セル１０の健全度や劣化状態を表すＳＯＨ（State of Health）を演算する。尚、このＳＯＨは、例えば、初期の満充電容量を１００％として、その劣化時における満充電容量の割合に表される。更に、電池管理部６０は、これら電流値Ｉ及び各電圧値Ｖに基づき演算した各電池セル１０の状態量に基づいて、各電池セル１０及び各組電池２０の診断を実行する（ダイアグ検知）。そして、本実施形態の電池管理部６０は、これらの各状態量に基づいて、その各組電池２０の出力電力に上限を設定する（パワーリミット設定）。

更に、本実施形態の電池管理部６０は、その制御装置４０が検出した電流値Ｉ及び制御装置４０が各監視装置３０から取得した各電圧値Ｖに基づいて、電流センサ５７の異常、及び各監視装置３０の電圧検出部５１を構成する電圧センサの異常を検知する。尚、これら各センサの異常検知は、例えば、電流が流れているにも関わらず電圧が変化しない、或いは、電圧が変化しているにも関わらず電流が印加されない等の矛盾の検出に基づき実行される。そして、本実施形態の電池管理部６０は、このような組電池２０の管理処理を実行することにより、その各組電池２０の安全性を担保する構成になっている。

（制御装置による電流検出及び監視装置による電圧検出の同期制御）
次に、本実施形態の電池監視システム１における制御装置４０による電流検出及び監視装置３０による電圧検出の同期制御について説明する。

本実施形態の電池監視システム１においては、制御装置４０が送信した電圧検出指示信号Ｓｖｄを監視装置３０が受信することにより、その監視装置３０における電圧検出が実行される。尚、本実施形態の制御装置４０においては、その電池管理部６０が、所定の周期で電圧検出指示信号Ｓｖｄを生成する。そして、本実施形態の電池監視システム１は、この電圧検出指示信号Ｓｖｄの生成タイミングを基準として、制御装置４０による電流検出のタイミングと監視装置３０による電圧検出のタイミングとを一致させることにより、その所定の周期で検出される組電池２０の電流値Ｉと各電池セル１０の電圧値Ｖとを同期させる構成になっている。

詳述すると、図２のフローチャートに示すように、本実施形態の制御装置４０は、電圧検出指示信号Ｓｖｄが生成されると（ステップ１０１）、続いて、この電圧検出指示信号Ｓｖｄの生成タイミングを基準とした所定の電流検出待機時間Ｔ１を設定し、及び所定の電圧取得限界時間Ｔ０を設定する（ステップ１０２）。具体的には、電圧取得限界時間Ｔ０には、電流検出待機時間Ｔ１よりも長い時間が設定される（Ｔ０＞Ｔ１）。そして、制御装置４０は、監視装置３０とデータ通信を行うことにより、そのステップ１０１で生成した電圧検出指示信号Ｓｖｄを監視装置３０に送信する（ステップ１０３）。

次に、制御装置４０は、上記ステップ１０３で送信した電圧検出指示信号Ｓｖｄを監視装置３０が受信したか否かを確認する。つまりは、その電圧検出指示信号Ｓｖｄの送信相手である監視装置３０とのデータ通信が成功したか否かを判定する（ステップ１０４）。そして、本実施形態の制御装置４０は、監視装置３０による電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信が確認できない場合（通信失敗、ステップ１０４：ＮＯ）には、その電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信が確認できるまで（通信成功、ステップ１０４：ＹＥＳ）、所定の間隔を空けて、その監視装置３０に対する電圧検出指示信号Ｓｖｄの送信を繰り返し実行する。

具体的には、本実施形態の制御装置４０は、その電圧検出指示信号Ｓｖｄを再送信、つまりはリトライ送信する前に、上記ステップ１０２において設定した電圧取得限界時間Ｔ０を経過した否かを判定する（ステップ１０５）。そして、電圧取得限界時間Ｔ０の経過前（ステップ１０５：ＮＯ）であることを条件に、再度、上記ステップ１０３及びステップ１０４の処理を実行する。

また、本実施形態の制御装置４０は、上記ステップ１０４において電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信が確認されると（通信成功、ステップ１０４：ＹＥＳ）、続いて、上記ステップ１０２において設定した電流検出待機時間Ｔ１の経過前であるか否かを判定する（ステップ１０６）。更に、制御装置４０は、電流検出待機時間Ｔ１の経過前である場合（ステップ１０６：ＹＥＳ）には、その電流検出待機時間Ｔ１が経過するまで組電池２０の電流検出を待機する。そして、本実施形態の電池監視システム１においては、これにより、その電流検出待機時間Ｔ１の経過タイミングで、この制御装置４０の電流検出部５８が組電池２０の電流検出を実行する構成になっている（ステップ１０７）。

また、本実施形態の制御装置４０は、上記ステップ１０６において電流検出待機時間Ｔ１の経過後であると判定した場合（ステップ１０６：ＮＯ）、即時、その組電池２０の電流検出を実行する。そして、本実施形態の電池監視システム１においては、これにより、その監視装置３０による電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信が確認されたタイミングで、この制御装置４０が組電池２０の電流検出を実行する構成になっている（ステップ１０８）。

更に、本実施形態の制御装置４０は、上記ステップ１０５において、その電圧取得限界時間Ｔ０が経過したと判定した場合（ステップ１０５：ＮＯ）、即時、その組電池２０の電流検出を実行する。そして、本実施形態の電池監視システム１においては、これにより、その電圧取得限界時間Ｔ０が経過したタイミングで、この制御装置４０が組電池２０の電流検出を実行する構成になっている（ステップ１０９）。

一方、図３のフローチャートに示すように、本実施形態の監視装置３０は、制御装置４０の送信した電圧検出指示信号Ｓｖｄを受信、つまりは、制御装置４０とのデータ通信が成功した場合（ステップ２０１：ＹＥＳ）、続いて、そのデータ通信に基づいて電圧検出待機時間Ｔ２を取得する（ステップ２０２）。具体的には、この電圧検出待機時間Ｔ２は、制御装置４０による電圧検出指示信号Ｓｖｄの送信が繰り返されたリトライ時間Ｔ３を上記電流検出待機時間Ｔ１から減ずることにより演算される（Ｔ２＝Ｔ１－Ｔ３）。更に、本実施形態の監視装置３０は、この電圧検出待機時間Ｔ２が経過するまで（ステップ２０３：ＹＥＳ）、各電池セル１０の電圧検出を待機する。換言すると、監視装置３０は、電圧検出待機時間Ｔ２の経過前である場合（ステップ２０３：ＮＯ）には、このステップ２０３における電圧検出待機時間Ｔ２の経過判定を繰り返し実行する。そして、本実施形態の電池監視システム１においては、これにより、その電圧検出待機時間Ｔ２の経過タイミングで、この監視装置３０が、その各電池セル１０の電圧検出部５１が電圧検出を実行する構成になっている（ステップ２０４）。

即ち、図４に示すように、電流検出待機時間Ｔ１の経過前に、電圧検出指示信号Ｓｖｄの送信側となる制御装置４０と受信側の監視装置３０とのデータ通信が成功した場合、その制御装置４０が設定した電流検出待機時間Ｔ１の経過タイミングと監視装置３０が取得する電圧検出待機時間Ｔ２の経過タイミングとが一致する。つまり、本実施形態の電池監視システム１において、電流検出待機時間Ｔ１は、電圧検出指示信号Ｓｖｄを送受信するデータ通信が失敗した場合に、その制御装置４０がリトライ送信を繰り返し、これを監視装置３０が受信するまでの猶予を与えるリトライ待機時間Ｔｒｔとして機能する。そして、これにより、電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信及び受信確認後、電流検出待機時間Ｔ１の経過を待って制御装置４０が組電池２０の電流値Ｉを検出し、及び、電圧検出待機時間Ｔ２の経過を待って監視装置３０が各電池セル１０の電圧値Ｖを検出することで、その電流検出と電圧検出との同期が確保される。

一方、図５に示すように、電流検出待機時間Ｔ１の経過後に、電圧検出指示信号Ｓｖｄの送信側となる制御装置４０と受信側の監視装置３０とのデータ通信が成功した場合、制御装置４０は、その電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信確認により、即時、その組電池２０の電流値Ｉを検出する（図２参照、ステップ１０６及びステップ１０８）。更に、監視装置３０もまた、電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信とともに取得する電圧検出待機時間Ｔ２の値がマイナスとなることで、その電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信により、即時、各電池セル１０の電圧値Ｖを検出する（図３参照、ステップ２０３及びステップ２０４）。そして、本実施形態の電池監視システム１においては、これにより、このような電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信及び受信確認に時間を要した場合にも、その制御装置４０による電流検出と監視装置３０による電圧検出との同期が確保される。

また、図６に示すように、本実施形態の制御装置４０は、電圧取得限界時間Ｔ０の経過まで電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信側となる監視装置３０とのデータ通信が成功しなかった場合、この電圧取得限界時間Ｔ０の経過までに電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信が確認できなかった今回の周期におけるデータ通信の不成立を確定する。そして、制御装置４０は、これにより、その電圧取得限界時間Ｔ０が経過したタイミングで組電池２０の電流検出を実行するとともに（図２参照、ステップ１０９）、以降、次回の周期において新たな電圧検出指示信号Ｓｖｄが生成されるまで、その監視装置３０に対する電圧検出指示信号Ｓｖｄの送信を停止する。

更に、本実施形態の電池監視システム１においては、この場合、監視装置３０が電圧検出指示信号Ｓｖｄを受信できないことで、その電圧検出が実行されない。そして、これにより、制御装置４０もまた、今回の周期における電圧値Ｖの取得を実行しない。

尚、図４～図６に示すように、本実施形態の電池監視システム１において、電流検出待機時間Ｔ１及び電圧取得限界時間Ｔ０は、それぞれ、所定の間隔を空けて繰り返し送信される電圧検出指示信号Ｓｖｄのリトライ回数Ｎに対応して設定される。そして、本実施形態の電池監視システム１においては、これにより、これらの電流検出待機時間Ｔ１及び電圧取得限界時間Ｔ０が、それぞれ、その電圧検出指示信号Ｓｖｄの送信に許容されるリトライ回数Ｎの閾値を規定するものとなっている。

即ち、図７に示すように、制御装置４０と監視装置３０とのデータ通信にエラーが生じなかった場合、つまりはリトライ回数Ｎが「０」であった場合（Ｎ＝０、ステップ３０１：ＹＥＳ）には、その電流検出待機時間Ｔ１の経過タイミングで、制御装置４０による電流検出及び監視装置３０による電圧検出が実行される（ステップ３０２）。更に、リトライ回数Ｎが、その電流検出待機時間Ｔ１に相当する所定回数Ｎ１以下である場合（Ｎ≦Ｎ１、ステップ３０３：ＹＥＳ）もまた、電流検出待機時間Ｔ１の経過タイミングで、制御装置４０による電流検出及び監視装置３０による電圧検出が実行される（ステップ３０２）。

更に、リトライ回数Ｎが所定回数Ｎ１を超え（Ｎ＞Ｎ１、ステップ３０３：ＮＯ）、且つ電圧取得限界時間Ｔ０に相当する所定回数Ｎ０以下である場合（Ｎ≦Ｎ０、ステップ３０４：ＹＥＳ）には、その電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信及び受信確認のタイミングで、制御装置４０による電流検出及び監視装置３０による電圧検出が実行される。そして、リトライ回数Ｎが所定回数Ｎ０を超えた場合（Ｎ＞Ｎ０、ステップ３０４：ＮＯ）には、今回の周期におけるデータ通信の不成立を確定して、その制御装置４０による電流検出のみが実行される（ステップ３０６）。

また、図８に示すように、本実施形態の電池監視システム１において、制御装置４０は、所定の周期で、上記のような、その組電池２０の安全性を担保するための管理制御を実行する。具体的には、本実施形態の電池監視システム１においては、各周期の前半部分に設定された第１区間αにおいて、その制御装置４０が組電池２０の電流値Ｉを検出し、及び監視装置３０が各電池セル１０の電圧値Ｖを検出する。つまり、本実施形態の電池監視システム１においては、その電流値Ｉの検出及び各電圧値Ｖの検出区間となる第１区間αに対応して、その上記電流検出待機時間Ｔ１が設定されている。そして、その後、各周期の後半部分に設定された第２区間βにおいて、その制御装置４０による組電池２０の管理処理、つまりは電池管理処理Ｘが実行される。

しかしながら、監視装置３０による電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信を制御装置４０が確認するまでに時間がかかった場合には、その電流検出及び電流検出に要する時間が、周期の後半に設定された第２区間βを侵食することになる。即ち、本実施形態の電池監視システム１においては、リトライ回数Ｎが所定回数Ｎ１を超えることで（Ｎ＞Ｎ１）、そのリトライ時間Ｔ３がリトライ待機時間Ｔｒｔである電流検出待機時間Ｔ１よりも長くなる（図５参照）。そして、これにより、電池管理処理Ｘの開始が遅延することで、所定の周期内に、その制御装置４０の実行する組電池２０の管理制御が完了しないおそれがある。

この点を踏まえ、図７～図９に示すように、本実施形態の制御装置４０は、そのリトライ時間Ｔ３が電流検出待機時間Ｔ１を超えた周期においては、その電池管理処理Ｘとして、リトライ時間Ｔ３が電流検出待機時間Ｔ１以内である場合に実行する通常処理Ｘ１よりも負荷の小さい簡易処理Ｘ２を実行する。

詳述すると、制御装置４０は、リトライ時間Ｔ３が電流検出待機時間Ｔ１以内、つまりは、リトライ回数Ｎが所定回数Ｎ１以下であった場合（図７中、ステップ３０１：ＹＥＳ、又はステップ３０３：ＹＥＳ）には、その監視装置３０において検出された全ての電池セル１０の電圧値Ｖを取得する（通常処理、ステップ３０７）。これに対し、監視装置３０による電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信を確認するまでのリトライ回数Ｎが所定回数Ｎ１を超えた場合（ステップ３０３：ＮＯ、且つステップ３０４：ＹＥＳ）、本実施形態の制御装置４０は、今回の周期において監視装置３０から電圧値Ｖを取得する電池セル１０の数を低減する（簡易処理、ステップ３０８）。即ち、電圧値Ｖを取得する電池セル１０の数を減らすことにより、例えば、その電圧値Ｖを取得するために監視装置３０と行うデータ通信量及び通信時間を低減することができる。そして、本実施形態の制御装置４０は、これにより、その周期の後半に設定された第２区間βに実行する電池管理処理Ｘの処理時間を短縮することで、その組電池２０の管理制御を周期内に完了させる構成になっている。

さらに詳述すると、本実施形態の電池監視システム１においては、制御装置４０を構成する電池管理部６０が実行する電池管理処理Ｘには、監視装置３０が電圧値Ｖを検出する各電池セル１０のうち、その組電池２０の安全性を担保するために電池状態を監視すべき特定セル１０ｘの設定が含まれる。また、制御装置４０は、通常処理Ｘ１の実行時には、その監視装置３０において検出された全ての電池セル１０の電圧値Ｖを取得する。そして、本実施形態の制御装置４０は、上記簡易処理Ｘ２の実行時には、前回の周期において設定された特定セル１０ｘについてのみ、その電圧値Ｖを監視装置３０から取得する。

具体的には、図１０に示すように、本実施形態の制御装置４０において、電池管理部６０は、電圧値Ｖの最大値及び最小値、並びに内部抵抗値の最大値及び最小値に基づいて、異常状態に近いと推定される電池セル１０があった場合に、この電池セル１０を特定セル１０ｘに設定する。また、電池管理部６０は、設定した特定セル１０ｘに関する情報を、特定セル情報ＩＦｘとして、その記憶領域６０ｘ内に保持する。そして、本実施形態の電池管理部６０は、簡易処理Ｘ２の実行時、前回周期の特定セル情報ＩＦｘを読み出すことにより、その前回の周期において設定した特定セル１０ｘ、つまりは、その電流検出及び電圧検出に時間がかかった今回の周期において監視装置３０から電圧値Ｖを取得する特定の電池セル１０を決定する構成になっている。

更に、本実施形態の電池管理部６０は、簡易処理Ｘ２においては、この特定セル１０ｘから取得した電圧値Ｖに基づいて、そのダイアグ検知及びパワーリミット設定を実行する。そして、本実施形態の制御装置４０は、これにより、電池管理処理Ｘの負荷を軽減することで、その処理時間の短縮を図る構成となっている。

また、図６及び図７に示すように、本実施形態の制御装置４０において、電池管理部６０は、リトライ回数Ｎが所定回数Ｎ０を超えることにより、そのリトライ時間Ｔ３が電圧取得限界時間Ｔ０よりも長くなった場合（図７中、ステップ３０４：ＮＯ）、その周期における電池管理処理Ｘとして、通信不成立時処理Ｘ３を実行する（ステップ３０９）。

詳述すると、本実施形態の電池管理部６０は、今回の周期におけるデータ通信の不成立を確定して、監視装置３０から各電池セル１０の電圧値Ｖを取得することなく、組電池２０の電流検出のみを実行した場合（ステップ３０６）には、その電流値Ｉ及び前回の周期で演算したＳＯＣから電圧値Ｖを推定する。具体的には、上記簡易処理Ｘ２と同様、特定セル１０ｘの電圧値Ｖを推定する。尚、この電圧値Ｖの推定は、予め、その記憶領域６０ｘ内に保持したＯＣＶ（Open Circuit Voltage）のカーブマップ（図示略）を参照することにより行われる。更に、電池管理部６０は、通信不成立時処理Ｘ３においてもまた、この特定セル１０ｘについて推定した電圧値Ｖに基づいて、そのダイアグ検知及びパワーリミット設定を実行する。そして、本実施形態の制御装置４０は、これにより、電池管理処理Ｘの負荷を軽減することで、その処理時間の短縮を図る構成となっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
即ち、本実施形態の電池監視システム１において、制御装置４０は、電圧検出指示信号Ｓｖｄの生成タイミングを基準に電流検出待機時間Ｔ１を設定し、この電流検出待機時間Ｔ１が経過するまで、その組電池２０の電流検出を待機する。そして、これにより、送信側の制御装置４０と受信側の監視装置３０とのデータ通信が失敗した場合に、その制御装置４０が電圧検出指示信号Ｓｖｄの送信を繰り返し実行するためのリトライ待機時間Ｔｒｔが確保される。

一方、監視装置３０もまた、制御装置４０による電圧検出指示信号Ｓｖｄの送信が繰り返されたリトライ時間Ｔ３を電流検出待機時間Ｔ１から減算した電圧検出待機時間Ｔ２を取得し（Ｔ２＝Ｔ１－Ｔ３）、この電圧検出待機時間Ｔ２が経過するまで、その各電池セル１０の電圧検出を待機する。その結果、電流検出待機時間Ｔ１の経過前に送信側の制御装置４０と受信側の監視装置３０とのデータ通信が成功した場合、そのリトライ待機時間Ｔｒｔが経過するタイミングで、制御装置４０が組電池２０の電流値Ｉを検出し、及び監視装置３０が各電池セル１０の電圧値Ｖを検出する。そして、本実施形態の電池監視システム１においては、これにより、その制御装置４０による電流検出と監視装置３０による電圧検出との同期が確保される。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）電池監視システム１は、複数の電池セル１０を直列に接続してなる組電池２０について、その各電池セル１０の電圧値Ｖを検出する監視装置３０と、組電池２０の電流値Ｉを検出するとともに監視装置３０とデータ通信を行うことにより監視装置３０において検出された各電池セル１０の電圧値Ｖを取得する制御装置４０と、を備える。制御装置４０は、電圧検出指示信号Ｓｖｄを生成する検出指示信号生成部としての機能を有した電池管理部６０と、その電圧検出指示信号Ｓｖｄを監視装置３０に送信するデータ通信部５５と、を備える。また、制御装置４０は、電圧検出指示信号Ｓｖｄの生成後、所定の電流検出待機時間Ｔ１が経過したタイミングで組電池２０の電流値Ｉを検出する電流検出部５８を備える。そして、データ通信部５５は、監視装置３０による電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信が確認できない場合には、この電圧検出指示信号Ｓｖｄの送信を繰り返し実行する。一方、監視装置３０は、その電圧検出指示信号Ｓｖｄの送信が繰り返されたリトライ時間Ｔ３を電流検出待機時間Ｔ１から減じた電圧検出待機時間Ｔ２を取得する。そして、監視装置３０は、その電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信後、電圧検出待機時間Ｔ２が経過したタイミングで、各電池セル１０の電圧値Ｖを検出する電圧検出部５１を備える。

上記構成によれば、電流検出待機時間Ｔ１の経過前に、電圧検出指示信号Ｓｖｄの送信側となる制御装置４０と受信側の監視装置３０とのデータ通信が成功した場合、その制御装置４０が設定した電流検出待機時間Ｔ１の経過タイミングと監視装置３０が取得する電圧検出待機時間Ｔ２の経過タイミングとが一致する。その結果、電圧検出指示信号Ｓｖｄのリトライ送信が繰り返された場合においても、安定的に同期した電流値Ｉ及び電圧値Ｖを検出することができる。そして、制御装置４０が組電池２０の電流検出を行うことで、その制御装置４０と監視装置３０とのデータ通信量を抑えることができる。

更に、監視装置３０による電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信を確認できない場合であっても、組電池２０の電流値Ｉについては、これを検出することができる。そして、複数の監視装置３０を設けた場合においても、その構成の複雑化及び大型化を抑制することができるという利点がある。

（２）リトライ時間Ｔ３が電流検出待機時間Ｔ１を超えた場合（Ｔ３＞Ｔ１）には、その電圧検出指示信号Ｓｖｄを受信及び該受信を確認したタイミングで、監視装置３０の電圧検出部５１が各電池セル１０の電圧値Ｖを検出し、及び制御装置４０の電流検出部５８が組電池２０の電流値Ｉを検出する。

これにより、その監視装置３０による電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信を制御装置４０が確認するまでのリトライ回数Ｎが多い場合（Ｎ＞Ｎ１）にも、安定的に同期した電流値Ｉ及び電圧値Ｖを検出することができる。

（３）制御装置４０は、電流値Ｉの検出及び電圧値Ｖの取得に基づいた組電池２０の管理処理としての電池管理処理Ｘを周期的に実行する。そして、制御装置４０は、リトライ時間Ｔ３が電流検出待機時間Ｔ１を超えた周期においては（Ｔ３＞Ｔ１）、その電池管理処理Ｘとして、リトライ時間が前記電流検出待機時間以内である場合（Ｔ３≦Ｔ１）に実行する通常処理Ｘ１よりも負荷の小さい簡易処理Ｘ２を実行する。

上記構成によれば、電池管理処理Ｘの処理時間を短縮することができる。そして、これにより、その電池管理処理Ｘの終了タイミングが、次回の周期まで遅延することを回避することができる。

（４）制御装置４０は、簡易処理Ｘ２の実行時には、通常処理Ｘ１の実行時よりも、その電圧値Ｖを取得する電池セル１０の数を低減する。
上記構成によれば、その電圧値Ｖを取得するために制御装置４０が監視装置３０と行うデータ通信の通信量及び通信時間を低減することができる。そして、これにより、電池管理処理Ｘの処理時間を短縮して、その組電池２０の管理制御を周期内に完了させることができる。

（５）電池管理処理Ｘには、組電池２０を構成する各電池セル１０のうち、その組電池２０の安全性を担保するために電池状態を監視すべき特定セル１０ｘの設定が含まれる。そして、制御装置４０は、簡易処理Ｘ２の実行時には、前回の周期において設定された特定セル１０ｘについてのみ、その電圧値Ｖを取得する。これにより、組電池２０の安全性を確保しつつ、その電池管理処理Ｘの処理時間を短縮することができる。

（６）制御装置４０は、電流検出待機時間Ｔ１よりも長い電圧取得限界時間Ｔ０を設定する（Ｔ０＞Ｔ１）。そして、制御装置４０は、この電圧取得限界時間Ｔ０の経過までに監視装置３０による電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信が確認できない場合には、この電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信が確認できなかった今回の周期における電圧値Ｖの取得を実行しない。

上記構成によれば、その制御装置４０が検出した電流値Ｉと同期の取れていない電圧値Ｖの取得を回避することができる。そして、今回の周期における電圧値Ｖの取得を断念することで、その電池管理処理Ｘの終了タイミングが、次回の周期まで遅延することを回避することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・一つの組電池２０を構成する電池セル１０の数は、任意に変更してもよい。また、組電池２０の数についても、任意に変更してもよい。そして、並列に接続された組電池２０を有する構成について、それぞれ、その各組電池２０の電流検出、及び各組電池２０を構成する各組電池２０の電流検出を行う構成に適用してもよい。

・上記実施形態では、情報処理装置としての構成を有する電池管理部６０が、その検出指示信号生成部として機能することとしたが、その検出指示信号生成部の構成については、任意に変更してもよい。また、制御装置４０における電流検出部５８及びデータ通信部５５の具体構成についても、任意に変更してもよい。そして、監視装置３０における電圧検出部５１及びデータ通信部５３の具体構成についてもまた、任意に変更してもよい。

・上記実施形態では、今回の周期におけるデータ通信の不成立が確定した場合、制御装置４０は、その電圧取得限界時間Ｔ０が経過したタイミングで組電池２０の電流検出を実行することとした。しかし、これに限らず、例えば、電流検出待機時間Ｔ１が経過したタイミングで検出した値を用いる等、データ通信の不成立が確定した場合に用いる電流値Ｉの検出タイミングについては、任意に変更してもよい。

・制御装置４０が通常処理Ｘ１として実行する電池管理処理Ｘの内容については、任意に変更してもよい。そして、簡易処理Ｘ２及び通信不成立時処理Ｘ３の内容についてもまた、それぞれ、その電圧値Ｖを取得する電池セル１０の数の減少、及び、その電圧値Ｖの推定により補うこととの矛盾が生じない範囲で任意に変更してもよい。

・電圧検出待機時間Ｔ２の演算は、制御装置４０側で実行しても、監視装置３０側で実行してもよい。電圧検出指示信号Ｓｖｄの受信と同時に、監視装置３０が取得できればよい。

・上記実施形態では、電圧値Ｖの最大値及び最小値、並びに内部抵抗値の最大値及び最小値に基づいて、組電池２０の安全性を担保するために電池状態を監視すべき特定セル１０ｘの設定が行われることとしたが、その設定方法については、任意に変更してもよい。例えば、電圧値Ｖ又は内部抵抗値の何れか一方に基づいて、特定セル１０ｘを設定してもよい。また、電圧値Ｖ及び内部抵抗値について、その最大値又は最小値の何れか一方に基づいて、特定セル１０ｘを設定してもよい。更に、電圧値Ｖや内部抵抗値以外の状態量を用いて特定セル１０ｘを設定してもよい。そして、特定セル情報ＩＦｘとして制御装置４０が保持する特定セル１０ｘの数についてもまた、任意に変更してもよい。

・上記実施形態では、簡易処理Ｘ２の実行時には、前回の周期に設定された特定セル１０ｘについてのみ、その電圧値Ｖを監視装置３０から取得する。そして、これにより、その監視装置３０から電圧値Ｖを取得する電池セル１０の数を低減し、電池管理処理Ｘの負荷を軽減することで、その処理時間の短縮を図ることとした。しかし、これに限らず、電池管理処理Ｘの負荷を軽減することが可能であれば、その簡易処理Ｘ２の態様については、任意に変更してもよい。

例えば、各電池セル１０についての内部抵抗の演算、及び、これに付随するダイアグ検知及びパワーリミット設定のみを実行し、ＳＯＣ及びＳＯＨについては演算しない等の構成を採用してもよい。尚、この場合、例えば、前回周期の値を用いる等とすればよい。そして、全ての電池セル１０の電圧値Ｖを監視装置３０から取得した後、ダイアグ検知及びパワーリミット設定については、前回の周期に設定された特定セル１０ｘについての値に基づいて行う等としてもよい。

・上記実施形態では、通信不成立時処理Ｘ３には、特定セル１０ｘについて推定した電圧値Ｖに基づいて、そのダイアグ検知及びパワーリミット設定を実行することとしたが、通信不成立時処理Ｘ３の内容は、必ずしも、簡易処理Ｘ２の内容に準じたものでなくともよい。例えば、全ての電池セル１０について、その電圧値Ｖの推定を実行してもよい。そして、複数周期に亘って通信不成立フラグをカウントする等により、例えば、車両制御装置等、より上位の制御装置に対して異常の発生を知らせる等の構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、複数の組電池２０を備えた電動車両への適用を例示したが、その他の用途に適用してもよい。

１…電池監視システム
１０…電池セル
２０…組電池
３０…監視装置
４０…制御装置
５１…電圧検出部
５５…データ通信部
５８…電流検出部
６０…電池管理部
Ｖ…電圧値
Ｉ…電流値
Ｓｖｄ…電圧検出指示信号
Ｔ１…電流検出待機時間
Ｔ２…電圧検出待機時間
Ｔ３…リトライ時間

Claims (6)

1. 複数の電池セルを直列に接続してなる組電池について前記各電池セルの電圧値を検出する監視装置と、
   前記組電池の電流値を検出するとともに前記監視装置とデータ通信を行うことにより該監視装置において検出された前記各電池セルの電圧値を取得する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   電圧検出指示信号を生成する検出指示信号生成部と、
   前記電圧検出指示信号を前記監視装置に送信するデータ通信部と、
   前記電圧検出指示信号の生成後、所定の電流検出待機時間が経過したタイミングで前記組電池の電流値を検出する電流検出部と、を備え、
   前記データ通信部は、前記監視装置による前記電圧検出指示信号の受信が確認できない場合には、前記電圧検出指示信号の送信を繰り返し実行するとともに、
   前記監視装置は、前記電圧検出指示信号の送信が繰り返されたリトライ時間を前記電流検出待機時間から減じた電圧検出待機時間を取得することにより、前記電圧検出指示信号の受信後、前記電圧検出待機時間が経過したタイミングで、前記各電池セルの電圧値を検出する電圧検出部を備える電池監視システム。
2. 前記リトライ時間が前記電流検出待機時間を超えた場合には、前記電圧検出指示信号を受信及び該受信を確認したタイミングで、前記電圧検出部が前記電圧値を検出し、及び前記電流検出部が前記電流値を検出する請求項１に記載の電池監視システム。
3. 前記制御装置は、前記電流値の検出及び前記電圧値の取得に基づいた前記組電池の管理処理を周期的に実行するものであって、
   前記リトライ時間が前記電流検出待機時間を超えた周期においては、前記管理処理として、前記リトライ時間が前記電流検出待機時間以内である場合に実行する通常処理よりも負荷の小さい簡易処理を実行する請求項２に記載の電池監視システム。
4. 前記簡易処理の実行時には、前記通常処理の実行時よりも前記電圧値を取得する前記電池セルの数が低減される請求項３に記載の電池監視システム。
5. 前記管理処理には、前記各電池セルのうち、前記組電池の安全性を担保するために電池状態を監視すべき特定セルの設定が含まれるとともに、
   前記簡易処理の実行時には、前回の周期において設定された前記特定セルについてのみ、前記電圧値が取得される請求項４に記載の電池監視システム。
6. 前記制御装置は、前記電流検出待機時間よりも長い電圧取得限界時間を設定し、該電圧取得限界時間の経過までに前記電圧検出指示信号の受信が確認できない場合には、該電圧検出指示信号の受信が確認できなかった今回の周期における前記電圧値の取得を実行しない請求項１～請求項５の何れか一項に記載の電池監視システム。

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